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以新技术促进矿产资源综合利用

作者:王琼杰    2015-01-07 10:34

        近年来,通过实施矿产资源节约与综合利用“以奖代补”政策和示范基地建设,我国矿产资源综合利用技术水平得到了大幅提升,有力地推动了矿产资源节约与综合利用工作。近日,记者就此专访了中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所所长、国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心主任冯安生。

  冯安生还兼任中国地质大学教授、河南省中长期科技发展规划战略顾问团顾问,是原地质矿产部百名跨世纪科技人才。从业30多年来,他曾任国家“十五”科技攻关“非金属矿合理利用关键技术研究”项目的负责人,国家“十一五”科技支撑计划重点项目“非金属矿资源综合利用技术研究”领导组副组长,先后主持国家科技攻关项目4项、省部科技攻关项目和企业科技项目20余项,主持完成了国家科技攻关项目“上天梯多种非金属矿综合利用技术研究”、国土资源大调查项目“我国尾矿资源开发利用现状调查及应用对策研究”、国土资源部重大科技攻关项目“层状矿物剥片计划研究”、科技部开发基金项目“膨润土系列产品深加工技术”、科技部重大科技攻关项目“超细粉碎新技术”等。

  记者:在当前全球矿业形势低迷的情况下,加强矿产资源综合利用对矿山企业将产生哪些积极影响?

  冯安生:我国矿产资源的禀赋特征客观上要求必须加强综合利用,综合利用反过来又为矿山企业创造了巨大效益。充分利用矿产资源是指在技术可行、经济合理的条件下,最大化地利用资源。要合理利用矿产资源,必须综合评价矿产资源的有益有害组分,并做到技术经济上可行,从勘查评价到最终用途的经济、功能优化,进而达到最优回报。

  我国的生产矿山中,许多矿产平均品位低于全球矿产平均品位,共伴生矿产较多,这就要求我国加强对共伴生矿的综合利用。矿山企业开展综合利用,是其提高经济效益和降低风险的主要手段;矿山企业拉长产业链,是承接产业转移和企业自身成长的重要途径。特别是在矿业经济形势不利的情况下,更需要依靠综合利用来降低生产成本,提高经济效益。

  记者:先进技术是提高矿产资源开发利用水平的根本途径。近几年来,在矿产资源综合利用技术方面,我国取得了哪些新进展?

  冯安生:近几年来,随着一大批先进适用技术的推广应用,我国矿产资源综合利用技术水平不断提高。主要体现在以下几个方面:

  一是精细化。精细化的产品方案让矿山企业收益颇丰。例如,选矿厂、冶炼厂综合设计的选矿精矿品位不断提高,以鞍山式铁矿为例,精矿品位提高1%,炼铁渣量减少50~60kg/tFe;烧结矿品位提高1%,炼铁渣量减少30~35kg/tFe;烧结矿品位提高1%,焦比降低7.86kg,对降低单位生产成本、提高经济效益和生态效益具有重要意义。

  精细化的回收工艺技术使矿产回收率不断提高。南京栖霞山铅锌矿采用高浓度分步调控浮选、脉动高梯度磁选技术处理铅锌多金属矿,各元素回收率为铅90.4%、锌91.9%、金85.75%、银86.77%、硫96.94%、铁88.18%、锰65.0%、铜66.08%,达到国内领先水平。福建紫金山铜矿采用生物氧化堆浸技术处理低品位硫化铜矿,铜的回收率达到75%以上。贵州瓮福集团磷矿中伴生氟含量在2.5%~3.5%,该集团以湿法磷酸生产过程中副产的氟硅酸为原料,生产无水氢氟酸,含氟硅渣用于生产白炭黑和氟化铵,可将磷矿中98%的氟资源回收利用;采用吹出法从稀磷酸中回收碘,总收率可达到70%以上。

  二是选矿药剂针对性加强。就铝土矿的选矿药剂来说,正浮选药剂阴离子型有氧化石蜡皂、塔尔油、苯乙烯膦酸以及羟肟酸等螯合类药剂,反浮选药剂有丙二胺系列、烷基丙基醚胺系列、烷基胺系列、月桂酰胺等新型捕收剂,改性聚丙烯酰胺包括非离子型、阴离子型、阳离子型和两性型,对一水硬铝石、高岭石、伊利石均有活化作用。

  三是差别化不断明显。栾川某公司使用57%的钼精矿生产钼酸铵,相比以前应用52%钼精矿每年可节约成本3400多万元。还有用高质量硫精矿制备硫酸、使得硫铁矿烧渣成为铁精矿,高质量磷精矿制备磷酸二铵,高质量铁精矿降低炼铁焦比、提高高炉利用系数,高档铁精矿直接制备铁粉、增加矿业附加值等等,都体现了矿产资源综合利用差别化带来的显著效益。

  还有差异化,通过磁筛技术让铁矿增加附加值。我们研究的“磁场筛选法”过去5年推广了22家企业,不同企业平均提高精矿品位4个百分点,最高精矿品位达到71.5%。

  四是替代性愈来愈强。未来几年内,矿产资源综合利用替代产品将会使得一些独立矿山生存艰难。柿竹园多金属矿“高梯度强磁分离黑白钨矿物,黑白钨分别浮选”的流程,采用了多种新型浮选药剂和浮选柱,钨的回收率由59%提高到66%,萤石回收率由30%提高到40%,钼的回收率达到86%,铋的收率达到73%。

  记者:巨量尾矿是问题也是财富,也是矿产综合利用的一个重要方面。要利用尾矿必先认识尾矿,我国的尾矿分为哪几类?

  冯安生:我国尾矿量巨大,目前堆积量估算为86亿吨,占地260平方千米至300平方千米,堆高30米左右。其污染问题十分严重,对旱土、田土和浅水的监测结果表明,污染区稻谷锌含量为对照区的6.11倍,为国家卫生标准的1.71倍。

  要搞好尾矿利用,应先做好尾矿分类。按尾矿的资源属性进行分类,分为可利用尾矿、暂难利用尾矿和不能利用尾矿。可利用尾矿包括花岗微晶岩型矿山中的云母长石尾矿,可以作为建材开发,这是要鼓励利用的一类;暂难利用尾矿包括西部地区的高品位尾矿、东部大量的铁尾矿,这是要大力开展利用研究的一类;不能利用尾矿是指含有毒有害成分及放射性元素的尾矿,其中有害成分不能取出或经济去除,如含大量硫砷化物的尾矿、放射性尾矿,这是需要防治和妥善处理的一类尾矿。

  按尾矿的经济属性和市场属性分类,有元素类尾矿:可综合回收有价元素,主要是以前的老尾矿,如云锡尾矿;建材类尾矿:可无害地制备建筑材料,如大量的非金属尾矿和重磁选厂尾矿;农业类尾矿:可用于土壤的改良和保肥增效,如吸附性质的粘土类尾矿;复垦回填类尾矿:不具有经济价值或有利于回填采空区,如重金属元素类矿产尾矿。

  按尾矿的灾害属性分类,包括必须治理的尾矿:放射性矿产尾矿、重金属元素类尾矿;环境无害类尾矿:选矿过程和矿物本身对环境无害;环境友好类尾矿:释放负离子、改善土壤性能。

  记者:具体从哪些方面来提高尾矿的综合利用水平?

  冯安生:近几年来,我国尾矿资源化、减量化水平不断提高,通过尾矿充填提高开采回采率、尾矿中回收有价组分、尾矿制备石头、尾矿用作建筑用砂、尾矿制作水泥混凝土、尾矿制备微晶玻璃、尾矿制备砌块等建材制品这些措施和方式,有力地提高了我国尾矿的综合利用水平。

  华锡集团铜坑锡矿区5座尾矿库储藏的尾矿2230万吨,尾矿中含锡约有4万吨左右。金融危机之前的几年中,市场锡和锌的价格维持高位,尾矿利用遇上良机,铜坑矿建成了日处理量400吨的尾矿再选厂,两年共处理尾矿30多万吨,回收金属锡500吨,锌4500吨。现在,该公司的一个小尾矿库老巴力尾矿库已开采完毕,再选的二次尾矿输入鲁塘尾矿库保存。

  南坪钽铌矿尾矿利用方面,一是创新性地在磨矿回路中回收云母等非金属,增加了云母产品回收率,减少了磨矿负荷,改善了钽铌回收;二是尾矿长石石英经过浮选和磁选,得到满足陶瓷要求的优质石英精矿,通过组分配比优化,形成标准化的陶瓷原料;三是基本实现了无尾矿矿山。

  经过这几年的发展,我国尾矿和剥离围岩利用呈现出积极进展,对43个矿山的尾矿利用状况进行实地调查,结果显示,不同程度开展尾矿利用的矿山有19个,占44.18%;尾矿利用得好的矿山有5个,占11.6%。

  冶炼渣再选矿技术取得实质性突破。闪锌矿湿法冶炼:综合利用银、镓、铜、硫、铅、铟;金精矿:综合回收铜、铁、硫;钼精矿:综合回收铼、硫、铁、钨;镍精矿:综合回收铜、钴、铂族金属、硫、金、银;钒钛磁铁矿:综合回收钛、钒、铁、硫。冶炼渣的利用价值通常高于尾矿,已成为矿产综合利用的一项重要内容。

  选厂之旁兮,水面汪洋;五彩斑斓兮,二次宝藏;处置不善兮,贻害四方。尾矿是放错地方的资源和财富,通过依靠科技进步,大量尾矿将被充分利用,变废为宝,这将是今后矿产资源综合利用技术研究的一个重点。

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